(共23张PPT)
在2008年北京奧运会的筹办过程中,奥林匹克森林公园是一个重要建设项目公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计,2005年开工建设,2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念,充分利用了原有地貌和植被,采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如,公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。
1.农田弃耕后,在自然状态下也可以演替为森林,为什么还要人工造林呢?
弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间,而利用生态工程原理进行人工造林,可以缩短建设周期,在较短时间内获得生态效益。
问题探讨
课本P98
(一)、关注生态工程建设
1.生态工程:
指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,对人工生态系统进行分析、设计和调控,或对已被破坏的生态环境进行了修复、重建,从而提高生态系统的生产力或改善生态环境,促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
3、优点:
4、基本原理:
2、目的:
生态工程建设的目的就是遵循生态学规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展
少消耗、多效益、可持续。
生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
二、生态工程所遵循的基本原理
1.自生:
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、 、
自我调节、 。
自我优化
自我更新和维持
→最核心原理
(1)理论基础:
生态系统的自我调节能力
个体水平:生物能够进行新陈代谢、再生更新等;
系统水平:相互作用(种间关系)进行自组织。
实现系统结构与功能协调,形成有序整体
自我维持
(2)具体做法:
①有效选择生物组分并合理布设(应尽量提高生物多样性)
*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础;
②需要创造益于生物组分生长、发育、繁殖,及形成互利共存关系的条件。
例:在湿地修复过程中,选择净化能力较强的多种水生植物,还要考虑各自的生态位差异,以及它们的种间关系,使物种之间形成互利共存的关系。
如:湿地生态工程中,移除水体中有害物质、增加水体溶氧量
二、生态工程所遵循的基本原理
2.循环:
⑴概念:
指在生态工程中促进系统的物质_________________,既保证___________________,也保证____________________________。
迁移与转化
各环节物质迁移顺畅
主要物质或元素的转化率较高
理论基础:
生态系统的物质循环功能
具体做法:通过系统设计实现不断循环,使前一环节产生的废物尽可
能地被后一环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生。
优点:
实现物质的循环利用,废物资源化,减少污染
即:传统的生产模式“原料—产品—废料”
改变为“原料—产品—原料—产品”
2.循环:
实例:“无废弃物农业”
饲料与垫料
沉降物
(雨、雪等)
牲畜
人类食品
作物
残留
养分吸收
牲畜粪便
土壤
作物
人粪尿
人类食品
人
无废弃物农业物质循环再生图解
古代先民在“天人合一”、“道法自然”等生态智慧和“仁民爱物”“民胞物与”等生态伦理指导下,依靠“无废弃物农业”保证了土壤的肥力,培育了土壤结构,培育了土壤微生物,实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。
二、生态工程所遵循的基本原理
3.协调:
⑴ 概念:
指在进行生态工程建设时,___________、____________的
____________也是需要考虑的问题;
生物与环境
生物与生物
协调与适应
(2)理论基础:
生物与环境、生物与生物的协调与适应。
(3)具体内容:
①考虑生物要适应环境
例如,我国西北一些地区气候比较干燥,只适宜种植灌木和草本植物,但曾被硬性规定种植乔木类的杨树。因不适应环境,这里许多杨树长得十分矮小,半死不活,导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”
②考虑环境容纳量
如果生物的数量超过了环境承载力的限度,就会引起系统的失衡和破坏,例如,过度放牧导致草场退化。
二、生态工程所遵循的基本原理
4.整体:
⑴重要参考——自然生态系统。
通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。
⑵遵循该原理的具体做法:
遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的;
不仅要考虑自然生态系统的规律,更要考虑经济和社会等系统的影响力
考虑社会习惯和法律制度的影响
(2)实例:在进行林业建设时,一方面要号召农民种树,另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题。
生产成本
消费效益
经济系统
植物
动物
微生物
非生物的因素
自然系统
政策
管理
科学文化
社会系统
自然一社会一经济复合系统
明清时期,长江三角洲、珠江三角洲低洼内涝积水地的先民们,就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式:用蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。根据同样的原理,甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合
桑叶
鱼塘
甘蔗
糖渣
糖
蚕
蚕蛹
丝
桑树
塘泥
塘泥
蚕排泄物
鱼塘
鱼塘
P102【思考·讨论】生态工程案例分析
1.画出食物链
桑树→蚕
甘蔗→人
甘蔗→猪→人
还可能存在的食物链:
浮游植物→鱼
浮游植物→浮游动物→鱼
(1)桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设,互利共存,实现了系统结构与功能的协调,形成了可以自我维持的有序的整体。
(2)“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”这样的农业生产模式维持着高效的物质循环。
(3)桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候;四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构;桑叶饲蚕,利用了种间关系,但养殖的蚕的数量没有多到危及桑的存活。
2、桑基鱼塘应用了生态工程的那些基本原理?
主要为自生原理
主要为循环原理
主要为协调原理
(4)桑基鱼塘在设计时,陆地与水面配比合理,各组分的搭配与比例适当,结构有序,形成了一个不可分割的整体;桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组合,能够发展多种经营,为农民创造收入,是结构优化的“社会一经济一自然复合系统”。
主要为整体原理
思考·讨论·分析生态工程案例中的原理和应用
练习与应用
一、概念检测
1.生态工程遵循整体、协调、循环、自生等基本原理。判断下列相关表述是否正确。
(1)依据生态工程的循环原理,应该对垃圾进行焚烧处理。 ( )
(2)园林既能改善生态环境,又能提高社会和经济效益,体现了生态工程的整体原理。( )
2.建设人工湿地可将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地上,主要利用了土壤、人工介质、微生物的作用对污水和污泥进行处理。下列叙述,不合理的是 ( )
A.合理搭配植物以提高系统的生物多样性
B.尽量使用本地物种以减少外来物种入侵
C.为提高能量传递效率增大引入湿地的污水总量
D.选择合适的人工介质以利于好氧微生物的分解作用
第三节
生态工程
写出下列例子主要涉及到的生态工程原理
①沼气池——遵循了_____原理;
②在人工林增加植被层次——遵循了_____原理;
③“落红不是无情物,化作春泥更护花”——体现了______原理;
④前面造林,后面砍树——违背了_____原理;
⑤草原确定载畜量,不能过度放牧——遵循______原理;
⑥湿地破坏——违背了______原理;
⑦减少污水排放,治理湖泊——遵循了______原理;
⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循______原理;
⑨引入水葫芦泛滥,导致多数生物死亡→违背了_____原理和_____原理。
【温故知新】
生态工程的实例
农村综合发展型生态工程
湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
物质多级循环利用问题
沼气农业生态系统
控制污染,减少干扰
湿地缩小和破坏问题
生态环境破坏
恢复土地,恢复植被
我国生态工程取得不少成绩,仍有不足之处。
一、生态工程建设的宗旨:
因地制宜
二、农村综合发展型生态工程
我国有近7亿人生活在农村,人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用,在资源有限的条件下有较多的产出,取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢?
问题 :
对策:农村综合发展型生态工程
①作物秸秆用来生产食用菌和饲料
②饲料用于喂养畜禽
③人、畜粪尿作为原料生产沼气
④沼液用于水产养殖
⑤沼渣用于为有机农产品——
“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽。
⑥畜禽、鱼、螺、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售
P105
二、农村综合发展型生态工程
我国有近7亿人生活在农村,人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用,在资源有限的条件下有较多的产出,取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢?
问题:
问1:主要运用了哪些原理?
有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设
作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物
利用自然生态系统中的成分,增加了就业和经济收入,解决了社会问题
二、农村综合发展型生态工程
我国有近7亿人生活在农村,人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用,在资源有限的条件下有较多的产出,取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢?
问题:
问2:该生态系统的结构有何特点?
问3:该生态系统的功能有何特点?
这一生态系统的结构齐全,包括生产(植物), 消费者(禽、畜、鱼), 分解者(微生物)以及非生物的物质和能量,各组分搭配合理,紧密联系形成一个有序整体。
该生态系统实现了物质循环再生,能量多级利用,减少了废物排放和环境污染,提高了能量利用率。
二、农村综合发展型生态工程
我国有近7亿人生活在农村,人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用,在资源有限的条件下有较多的产出,取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢?
问题:
问4:此生态工程有哪些
值得借鉴的做法?
该案例的特点是以沼气工程为核心,农林牧副渔各业全面发展,增加了劳动就业机会,促进经济发展,同时又降低环境污染,促进了农村的可持续发展。
三、湿地生态恢复工程
问题:
对策:
如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程,以及动植物物种引进等,使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地的周围,还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰.
采用工程学和生态学措施相结合的方法,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
由于人们对湿地进行排水和围垦,已经破坏了地球上80%的湿地资源,从而导致局部气候恶化,地下水位下降,生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。此外,湿地的环境污染、生物资源的过度利用等,会导致湿地生态系统严重退化。
人类的许多活动正在影响着群落的演替,,往往使群落演替按照不同与自然演替的方向和速度进行
四、矿区废弃物的生态恢复工程
问题:
①造成山体、土壤和植被,及至整个地区生态系统的破坏;
②矿区极端恶劣的土地条件,会阻碍植被的生长;
③不仅对土地景观造成巨大影响,还可能产生重金属污染。
对策:
关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
案例:赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
矿区废弃地
工程机械
措施
制造表土、压实
植树、种草
环境
投入
牧草加工业
就业投入
肉蛋奶
施
肥
畜牧养殖
社会、市场
利用的原理及对应的内容
人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建 ________原理
根据当地水分状况和土壤条件,不适宜种植农作物,而是引入当地土著物种,植树种草________原理
通过植树种草,建立饲料工厂和饲养场,进行肉牛养殖,综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益______原理
肉牛粪肥的利用_______原理
*恢复矿区生态系统最先应该做的是什么?
通过机械方法平整压实土地→人工制造表土→在人造表土上植树种草。
在肯定生态工程重要作用的同时,不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量,更不能误认为只要有了生态工程,就可以走“先污染、破坏,后治理”的老路。
五、生态工程的发展前景
五、生物工程的发展前景
1.不足:
⑴缺乏定量化模型的指导,难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。
⑵有些设计缺乏高科技含量。
⑶生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。
⑷缺乏理论指导。
2.我国目前面临的生态危机
我国目前面临的生态危机,已经不单纯是环境污染问题,而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。解决这些问题,不但要重视对生态环境的保护,更要注重与经济、社会效益的结合,需要生态工程发挥作用。
[练习与应用]
一、概念检测
1. 生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。
(1) 农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。( )
(2) 农村综合发展型生态工程的原理是一样 的,各地均可按相同的模式建设。 ( )
(3) 在湿地生态恢复工程中,建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。 ( )
(4) 在某矿区废弃地进行公园化建设时,需要考虑植被与土壤之间的协调。 ( )
×
×
√
√
2. 2017年,我国农业部启动了农业绿色发展行动,其中要求提高农作物秸杆的利用率。下 列对农作物秸秆处理不当的是 ( )
A. 过腹还田
B. 青贮、氨化处理
C. 田间焚烧,留灰做底肥
D. 利用作物秸秆培养蚯蚓
C